本发明涉及航天器推进系统领域,尤其涉及一种异形贮供装置安装结构及设计方法。
背景技术:
1、目前,航天器推进系统的贮供装置一般包括圆柱形或球形的压力容器以及单独用于安装压力容器的支架,其安装通常采用单机平铺式独立安装的方式。
2、贮供装置与其他单机分别平铺安装在微小航天器的舱板上,其占用面积大,造成推进系统整体包络尺寸过大,并且压力容器的安装需要增设支架,导致微小航天器体积、质量增大,致使微小航天器的发射任务成本升高,失去商业航天市场的竞争力。
技术实现思路
1、本发明提供一种异形贮供装置安装结构及设计方法,有效利用狭小空间,采用紧凑、模块化设计,与其他单机模块合理布局,叠层式安装,集成度高,避免平铺安装占用较大面积,有效降低推进系统的包络尺寸和质量。
2、为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
3、本发明一种异形贮供装置安装结构,包括单机模块a、单机模块b以及贮供装置,所述贮供装置采用叠层式安装在单机模块a和单机模块b的上方;
4、贮供装置包括支架组件和异形气瓶,所述支架组件设置在异形气瓶的前端,其包括支架和预紧绑带,支架的下方空间放置单机模块a,所述异形气瓶的瓶口安装在支架顶面并通过预紧绑带与支架固定;
5、异形气瓶上设有安装支耳,所述安装支耳的下方空间放置有单机模块b,所述安装支耳支撑在单机模块b顶面并与单机模块b连接;
6、所述异形气瓶前端底部向下凸起有曲面结构,所述曲面结构的底面位于单机模块a的上方,所述异形气瓶内部于曲面结构靠近单机模块b侧设有局部加强环筋。
7、通过采用上述方案,有效利用狭小空间,采用紧凑、模块化设计,与其他单机模块合理布局,充分的利用其他单机模块,采用叠层式安装,整个装置可与其他单机模块集成为最小包络单元,有效降低了航天器推进系统的包络尺寸、质量,进而降低微小航天器的发射成本,提高市场竞争力及经济效益;通过将异形气瓶设置向下凸起的曲面结构,可有效利用与其他单机模块之间形成的狭小空间,实现减小贮供装置外包络尺寸、气瓶容积不减小的目的。
8、优选地,所述支架组件还包括柔性垫,所述柔性垫缠绕在异形气瓶的瓶口。
9、通过采用上述方案,柔性垫可防止瓶口磕碰。
10、优选地,所述预紧绑带和异形气瓶的瓶口之间设有微调垫片,通过调整微调垫片的数量,调整预紧绑带的预紧力。
11、通过采用上述方案,通过调整微调垫片的数量,可调整预紧绑带的预紧力,控制异形气瓶的紧固程度。
12、优选地,所述异形气瓶上具有进气孔和排气孔,所述进气孔设置在异形气瓶的瓶口处并通过瓶口处的法兰组件密封;所述排气孔处安装有用于密封排气孔的堵头。
13、通过采用上述方案,通过设置进气孔和排气孔,用于清除气瓶内部杂质。
14、优选地,所述法兰组件包括法兰、瓶口密封垫圈和气管,所述法兰螺纹连接在异形气瓶的瓶口处并配合瓶口密封垫圈进行密封,所述气管通过法兰将异形气瓶内外连通。
15、通过采用上述方案,通过法兰组件利用气管将气瓶内外连通,且保证异形气瓶瓶口处的密封效果。
16、优选地,所述气管上安装有截止阀,所述支架上设有截止阀安装预留孔,所述截止阀内嵌安装在支架上。
17、通过采用上述方案,支架上预留截止阀安装孔,将截止阀内嵌安装在支架上,进一步的减少占用空间。
18、优选地,所述异形气瓶为钛合金材料采用3d打印一体成型。
19、通过采用上述方案,异形气瓶材料为钛合金,采用3d打印一体成型,加工方便、快捷,减少气瓶研制周期。
20、优选地,所述单机模块a为压力流量调节模块,所述单机模块b为微型电源控制单元。
21、通过采用上述方案,与其他单机模块合理布局,充分的利用其他单机模块,实现贮供装置紧凑安装,减小贮供装置的占用空间。
22、优选地,所述支架镂空设置。
23、通过采用上述方案,支架采用镂空、双支腿立式结构,一方面降低支架重量,另一方面下方能够预留其他单机模块安装空间,实现叠层布局,可将整个单机模块a安装在支架下方的预留空间,无需额外占用平铺空间。
24、本发明一种设计方法,包括以下步骤:
25、获取微小航天器给定的贮供装置安装尺寸,贮供装置的容积要求,结合其他单机模块的安装位置,按照叠层式安装的原则,对贮供装置进行空间布局设计;
26、在满足贮供装置容积要求的条件下,将贮供装置的气瓶后部安装在微型电源控制单元上方,气瓶的前部搭在压力流量调节模块上方,支架底部镂空、横跨压力流量调节模块;
27、获取气瓶后部安装面至包络限制尺寸距离,计算气瓶前部包络限制尺寸至压力流量调节模块上部距离,利用压力流量调节模块上方空间,设计气瓶前部为下凸的曲面结构;
28、计算气瓶模型骨架线位置,计算气瓶容积,填充气瓶骨架线曲面;以嵌入式安装的方式设计贮供装置其他附属件于支架上的安装方式。
29、通过采用上述方案,为区别于现有技术的叠层式安装方式提供一种设计方法,可以快速得到贮供装置合理的布局方案与设置方式。
30、本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
31、1.整个装置有效利用狭小空间,采用紧凑、模块化设计,与其他单机模块合理布局,充分的利用其他单机模块,采用叠层式安装,整个装置可与其他单机模块集成为最小包络单元,有效降低了航天器推进系统的包络尺寸、质量,进而降低微小航天器的发射成本,提高市场竞争力及经济效益;
32、2.通过将异形气瓶设置向下凸起的曲面结构,可有效利用与其他单机模块之间形成的狭小空间,实现减小贮供装置外包络尺寸、气瓶容积不减小的目的;
33、3.通过在异形气瓶前端凸起附近设置加强环筋,保证异形气瓶的质量轻且强度高;
34、4.支架采用镂空、双支腿立式结构,一方面降低支架重量,另一方面下方能够预留其他单机模块安装空间,实现叠层布局,可将整个单机模块a安装在支架下方的预留空间,无需额外占用平铺空间;并且支架上预留截止阀安装孔,将截止阀内嵌安装在支架上,进一步的减少占用空间;
35、5.本申请的异形气瓶、截止阀集中安装在支架上,有效利用空间,同时预留其他单机安装空间,布局紧凑,节省空间;
36、6.本申请异形气瓶的安装支耳与瓶体设为一体,方便安装,可降低异形气瓶安装额外增加的质量,异形气瓶材料为钛合金,采用3d打印一体成型,加工方便、快捷,减少气瓶研制周期。
37、下面结合附图对本发明作进一步说明。
1.一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:包括单机模块a、单机模块b以及贮供装置,所述贮供装置采用叠层式安装在单机模块a和单机模块b的上方;
2.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述支架组件还包括柔性垫,所述柔性垫缠绕在异形气瓶的瓶口。
3.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述预紧绑带和异形气瓶的瓶口之间设有微调垫片,通过调整微调垫片的数量,调整预紧绑带的预紧力。
4.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述异形气瓶上具有进气孔和排气孔,所述进气孔设置在异形气瓶的瓶口处并通过瓶口处的法兰组件密封;所述排气孔处安装有用于密封排气孔的堵头。
5.根据权利要求4所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述法兰组件包括法兰、瓶口密封垫圈和气管,所述法兰螺纹连接在异形气瓶的瓶口处并配合瓶口密封垫圈进行密封,所述气管通过法兰将异形气瓶内外连通。
6.根据权利要求5所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述气管上安装有截止阀,所述支架上设有截止阀安装预留孔,所述截止阀内嵌安装在支架上。
7.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述异形气瓶为钛合金材料采用3d打印一体成型。
8.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述单机模块a为压力流量调节模块,所述单机模块b为微型电源控制单元。
9.根据权利要求1所述的一种异形贮供装置安装结构,其特征在于:所述支架镂空设置。
10.一种设计方法,包括权利要求1-9任一所述的异形贮供装置安装结构,其特征在于,包括以下步骤: